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Akute Hochrisiko-Leukämien oder deren Rezidive, chronische Leukämien, Myelodysplastische Syndrome und Hodgkin- und Non-Hodgkin-Lymphome sind Indikationen für hämatopoetische Stammzelltransplantationen. Das Verfahren ist mit einer hohen Therapie-assoziierten Morbidität und Mortalität (TRM), die bei 5-40% liegt, assoziiert. Hauptprobleme sind dabei neben Infektionen die akute und chronische Transplantatreaktion (Graft-versus-Host-Erkrankung, GvHD). Die TRM variiert je nach Grunderkrankung, Spender und Allgemeinzustand des Patienten. Um Risikofaktoren für die TRM zu identifizieren, analysierten wir in einer retrospektiven Studie 205 allogene pädiatrische SZT in 4 Kliniken, von denen jeweils 2 Kliniken ein hohes bzw. niedriges Risikoprofil hinsichtlich der TRM hatten. Wir überprüften die Anwendbarkeit und Validität des von Matthes-Martin et al. entwickelten Risikoscores (TRMScore), der aus drei Risiko-Punkten Patienten-spezifische (Alter, Grunderkrankung) und Therapie-spezifische (Spender) Charakteristika miteinander kombiniert. Dieser Score teilt die Patienten in 4 TRM–Risikogruppen ein mit einem Score von 0 Punkten (Patient unter 10 Jahren mit HLA-identischen Geschwister als Donor) bis zu 3 Punkten (Patient über 10 Jahren, CR3 und HLA-nicht passenden Spender). Wir modifizierten den TRM-Score von Matthes-Martin et al., indem wir die Patienten mit einem TRM-Score von 0 und 1 in eine erste Gruppe (TRM-Score I) und die Patienten mit dem TRM-Score von 2 und 3 in eine zweite Gruppe zusammen (TRM-Score II) zusammenfassten, und entwickelten den mTRM-Score (modifizierter TRM-Score). Die Indikationen zur SZT waren ALL, AML, CML, Non-Hodgkin-Lymphome, Hodgkin-Lymphome und MDS. Es gab 88 KMT und 115 PBSZT und in 2 Fällen war die Stammzellquelle eine Kombination aus Knochenmark und peripherem Blut. Das Patientenalter lag zwischen 0 und 23 Jahren. Spender waren MSD (26,8%), MRD (1%), MUD (53,2), MMUD (10,2%) und MMRD (8,8). Am LFU lebten 61% der Patienten. Von den 39% der verstorbenen Patienten sind 40% aufgrund eines Rezidivs verstorben und 60% transplantationsassoziiert. Die Gesamt-TRM lag bei 22,4%. Wir teilten transplantationsassoziierte Faktoren in folgende Gruppen ein: Patienten-assoziierte Variablen, Spender-assoziierte, Krankheits-assoziierte, Therapie-assoziierte Variablen und sonstige Variablen. Die logistische Regression zeigte signifikant prognostische Faktoren, die die TRM beeinflussen. Das waren die Klinik (P=0,0045), in der die SZT durchgeführt wurde, das Jahr der SZT (P=0,0457, ab 2001) und der Spendertyp (P=0,0083, kein MSD). Die Diagnose, der Remissionsstatus bei SZT und der TRM-Score waren keine prognostischen Risikofaktoren für die TRM. Bei Anwendung des mTRM-Scores kristallisierte sich dieser als ein Prädiktor für die TRM (P=0,0447) heraus. Ein TRM-Score von I ging mit einer niedrigen TRM-Rate einher. Der mTRM-Score kann aufgrund der Ergebnisse zur Therapieentscheidung herangezogen werden, da er eine Einschätzung der tatsächlichen Überlebenswahrscheinlichkeit für die Patienten möglich macht. Die Klinik als Risikofaktor für die TRM ist nicht alleine durch das Patientenkollektiv und durch die Auswahl des Spendertyps zu erklären. Anhand der 1-Jahres-TRM (23%) von Matthes-Martin et al. errechneten wir die zu erwartende TRM-Rate für unsere Kliniken. Die erwartete TRM wich in Klinik C und Klinik D stark von der beobachteten TRM ab, in Klinik A und Klinik B waren sie annähernd gleich. Ein signifikanter Unterschied bestand nur bei Klinik C mit einem p-Wert von 0,05 bei dem TRM-Score und 0,02 bei dem mTRM-Score. Die Ergebnisse lassen darauf schließen, dass das Outcome der SZT von den Kliniken an sich bzw. deren Therapiemodalitäten beeinflusst wurde.

Ziele: In dieser Arbeit sollte die Wirkung von Cyclopamin auf das Wachstumsverhalten von Leukämiezellen untersucht werden. Dabei galt es zu klären, ob eine Hemmung des Wachstumsverhaltens über eine, durch Cyclopamin induzierte Inhibition des sogenannten Hedgehog-Signalweges erfolgt. Weiterhin war die Wirkung von Cyclopamin auf Lymphozyten gesunder Spender zu prüfen, um eine mögliche Selektivität auf maligne Zellen aufzuzeigen.

Grundlagen: Das Neuroblastom ist der häufigste extrakranielle solide Tumor im Kindesalter. Die Patienten in der Hochrisikogruppe haben trotz der Weiterentwicklung der Therapie immer noch eine sehr schlechte Prognose. Die Entwicklung von Resistenzen und die darauffolgende Progression der Erkrankung sind kennzeichnende Phänomene innerhalb dieser Patientengruppe. Die hier vorgestellte Charakterisierung von MYCN amplifizierten, Cisplatin adaptierten chemoresistenten Neuroblastomsublinien UKF-NB-3rCDDP1000 I bis XII ist eine grundlegende Aufgabe, um den Phänotyp des multiresistenten/ Hochrisiko Neuroblastoms besser zu verstehen. Des Weiteren könnte diese Charakterisierung zu einem besseren Verständnis der Rolle von Krebsstammzellen beim Neuroblastom führen. Methoden: Die Empfindlichkeit zu verschiedenen Zytostatika wurde im Viabilitätsassay untersucht. Die Expression mehrerer Stammzellmarker wurde durch Durchflusszytometrie überprüft. Im Western Blot wurde die Expression der Proteine p53, p21, XIAP und Survivin untersucht. Die Proliferation der verschiedenen Sublinien wurde durch den Kolonienbildungstest untersucht. Ergebnise: In dieser Arbeit wurde nachgewiesen, dass die Cisplatin adaptierten Sublinien zusätzliche Resistenzen gegenüber weiteren klassischen Zytostatika zeigen. Abgesehen von der erworbenen Cisplatin-Resistenz zeigen die Cisplatinsublinien erhöhte IC50-Werte für die Wirkstoffe YM-155, Doxorubicin, Melphalan, Vincristin, Docetaxel, Etoposid, Carboplatin und Vinblastin (jeweils im Vergleich zu UKF-NB-3). Von den getesteten klassischen Zytostatika hat nur Gemcitabin bei den Cisplatin adaptierten Sublinien eine gute Wirksamkeit. In dieser Arbeit konnte die Expression von mehreren Stammzellmarkern, sowohl bei den Cisplatin resistenten Sublinien als auch bei der parentalen Zelle UKFNB-3, nachgewiesen werden. Durch die Cisplatinadaptierung ergaben sich Unterschiede in der Expression von CD-133, Nanog, Nestin, Sox-2 und GD2. Im Kolonienbildungstest konnten keine großen Unterschiede festgestellt werden, die Cisplatin-adaptierten Sublinien zeigen tendenziell eine geringere Kolonienbildung als UKF-NB-3. Konklusion: Der Nachweis von unterschiedlichen Stammzellmarkern bei den Neuroblastomsublinien UKF-NB-3rCDDP1000 I bis XII ist ein wichtiger Hinweis für die Existenz von Zellen mit Stammzellfähigkeiten innerhalb der Sublinien. Durch ein besseres Verständnis der biologischen Merkmale in resistenten Neuroblastomzellen könnten neuartige gezielte Therapiestrategien entdeckt werden. Viele der bei dieser Arbeit untersuchten Moleküle vermögen einen Effekt bei der Entstehung von Resistenzen und bei Aufrechterhaltung der Proliferation und Überleben von Neuroblastomzellen sowie Neuroblastomkrebsstammzellen zu haben. Folglich könnten diese Zielmoleküle (CD-133, Nanog, Nestin, Sox-2 und GD2) in der Zukunft benutzt werden, um neue therapeutische Strategien zu entwickeln, die sowohl die multiresistenten Neuroblastomzellen als auch die Neuroblastom-krebsstammzellen besser abtöten können. Zusätzlich ist Gemcitabin als Medikament nach Cisplatintherapie klinisch interessant.

Suchtverhalten wird zu wesentlichen Anteilen durch die mesolimbische, dopaminerge Signalweiterleitung vermittelt. Daher wurde der gesamte DRD2-Genlokus und ergänzend der ANKK1 rs1800497C>TEinzelnukleotid Polymorphismus (SNP), der früher als „Dopamin D2 Rezeptor Taq1A C>T Polymorphismus“ bezeichnet wurde, auf Assoziationen mit dem Risiko, an einer Opiatabhängigkeit zu erkranken, und dem Methadondosisbedarf einer Methadonsubstitutionstherapie untersucht. Die Allelfrequenzen der DRD2/ANKK1-Polymorphismen wurden zwischen 85 methadonsubstituierten, kaukasischstämmigen Patienten und 99 zufällig ausgewählten, gesunden kaukasischstämmigen Kontrollen verglichen. Innerhalb der Patientengruppe wurde untersucht, ob die tägliche Methadondurchschnitts- bzw. -höchstdosis im ersten Jahr der Behandlung und die Zeit, bis die Höchstdosis erreicht wurde, mit genetischen Varianten der Gene für DRD2 und ANKK1 assoziiert werden kann. Verglichen mit der Kontrollgruppe findet sich bei Drogenabhängigen das minor-Allel des DRD2 rs1076560G>T-SNPs (p=0.022, Odds Ratio 2.343) oder der ATCT-Haplotyp des DRD2 rs1799978A>G, rs1076560G>T, rs6277C>T, ANKK1 rs1800497C>T häufiger (p=0.048, Odds Ratio 2.23). Ähnliche Tendenzen zeigen sich für ANKK1 rs1800497C>T (p=0.056, Odds Ratio 2.12) und den TCCTCTT-Haplotyp des DRD2-Rezeptors, der sich aus rs12364283T>C, rs1799732Cdel, rs4648317C>T, rs1076560G>T, rs6275C>T, rs6277C>T und ANKK1 rs1800497C>T zusammensetzt (p= 0.059, Odds Ratio 2.31). Die Methadondurchschnitts– und -höchstdosierungen ließen sich signifikant mit dem DRD2 rs6275C>TSNP assoziieren (p=0.016 für die Durchschnittsdosis und p=0.005 für die Höchstdosis). Träger des rs6275T-Allels benötigten höhere Methadondosierungen als Patienten, die dieses Allel nicht tragen. Zusätzlich wurde diese genetische Variante mit einer längeren Zeitperiode bis zum Erreichen der Methadonhöchstdosis assoziiert (p=0.025). Zusammenfassend wurde in dieser Dissertationsarbeit der gesamte Genlokus des DRD2-Rezeptors von der Promotorregion bis hin zum ANKK1 rs1800497C>T-Polymorphismus analysiert. Es konnte gezeigt werden, dass Polymorphismen, die den DRD2-Rezeptor betreffen, das Risiko, an einer Opiatabhängigkeit zu erkranken, entscheidend beeinflussen. Außerdem konnte gezeigt werden, dass der Dosisbedarf zur erfolgreichen Aufrechterhaltung einer Methadonsubstitutionstherapie durch diese Polymorphismen beeinflusst wird.

Für pädiatrische Patienten mit Hochrisikoleukämien ist die Donor-Lymphozyten-Infusion eine etablierte Therapieform, um nach Stammzelltransplantation die Immunrekonstitution zu verbessern oder ein beginnendes Rezidiv abzuwehren. Als schwerwiegende Nebenwirkung kann jedoch eine „Graft-versus-host“-Krankeit (graft-versus-host disease; GVHD) auftreten, bei der die T-Zellen gesundes Gewebe angreifen. In ersten klinischen Studien mit veränderten, Suizidgen tragenden Donor-Lymphozyten konnte durch die rechtzeitige Gabe eines Suizidinduktors die GVHD unterbunden werden. Die genetische Manipulation der T-Zellen führte jedoch zu einem Funktionsverlust, der vermutlich auf die zur Transduktion notwendige Aktivierung zurückzuführen ist. Im Rahmen dieser Arbeit wurden verschiedene Aktivierungsprotokolle mit Beads-gekoppelten oder löslichen Antikörpern hinsichtlich der Expansionsrate und dem Einfluss auf die Funktionalität der T-Zellen näher untersucht. Dazu wurden primäre humane T-Zellen im klinischen oder im Labormaßstab immunomagnetisch über eine CD3 sowie CD4/CD8 Selektion oder mittels der RosetteSep-Prozedur auf > 96% angereichert und anschließend expandiert. Die Transduktion erfolgte an den Tagen 3 und 4 mit einem „GMP-grade“ CD34/HSV-TK Vektor. Zur Aktivierung wurden zum einen lösliche CD3/CD28 Antikörper und zum anderen zellgroße Kügelchen - sogenannte Beads – verwendet. Die Beads wurden mit CD3/CD28 Antikörper und fakultativ mit CD2 beladen. Die beladenen Beads imitieren in der Zellkultur eine Antigen präsentierende Zelle und sollten damit eine möglichst physiologische Situation schaffen. Außerdem wurden unterschiedliche IL-2 Konzentrationen zugesetzt (20-1000 U/ml), um einen potentiellen IL-2 Effekt auf die T-Zellen zu untersuchen. Die Aktivierung mit den löslichen Antikörpern führte zu einer IL-2 abhängigen Proliferation der T-Zellen über 14 Tage mit maximaler Expansionsrate (47fach) bei 1000 U/ml IL-2. Die Expansion mit Beads-gekoppelten Antikörpern war ebenfalls IL-2 abhängig, beschränkte sich jedoch auf die erste Woche und erreichte eine maximale Expansionsrate von 3-4. In der zweiten Woche fiel die Zellzahl ab. Zusammenfassend sind für eine starke Expansion der T-Zellen eine hohe IL-2 Konzentration, aber auch die löslichen Antikörper per se verantwortlich. Gleichzeitig konnte demonstriert werden, dass es große individuelle Unterschiede in der T-Zellexpansion verschiedener Spender gibt. Der Einfluss der Aktivierung auf die Veränderung der T-Zellsubpopulationen wurde mit Hilfe von multiparametrischen Analysen am Durchflusszytometer untersucht. Hohe IL-2 Konzentrationen (100 und 1000 U/ml) sowie die Verwendung löslicher Antikörper führten zu einer starken Zunahme der CD8+ T-Zellen. Der CD4/CD8 Quotient blieb lediglich unter Stimulierung mit den Beads-gekoppelten Antikörpern in Verbindung mit 20 U/ml IL-2 konstant. Mit allen Aktivierungsprotokollen ergab sich für den immunologischen Phänotyp eine Verschiebung vom naiven zum Gedächtniszelltyp. Die Proliferation CMV-spezifischer T-Zellen konnte mit allen Aktivierungsprotokollen erreicht werden und korrelierte mit der Expansionsrate der gesamten CD3+ T-Zellen. Die Zytokinausschüttung war verringert bei den T-Zellen, die mit den löslichen Antikörpern stimuliert wurden. Eine verminderte Zytokinproduktion könnte auf einen Verlust der Funktionalität der T-Zellen hindeuten. Von besonderer Bedeutung ist, dass die Stimulierung über Beads-gekoppelte Antikörper zu einer gleichmäßigen Transduktion von CD4+ und CD8+ T-Zellen führte. Im Gegensatz dazu hatte die Aktivierung mit löslichen Antikörpern zur Folge, dass hauptsächlich CD8+ T-Zellen transduziert wurden. Für eine kompetente Immunantwort im Rahmen einer DLI erscheint jedoch eine physiologische Zusammensetzung der CD4+ und CD8+ T-Zellen äußerst wichtig. Residuale Stammzellen könnten potentiell co-transduziert werden. Um diese Gefahr abschätzen zu können, wurden ficollisierte PBSC analog der T-Zellen expandiert. Unter allen T-Zellaktivierungsprotokollen blieben die CD34+ Stammzellen in den ersten Tagen der Kultur vital und durchflusszytometrisch nachweisbar. Die Stammzellen expandierten sogar geringfügig und waren damit potentiell transduzierbar - mit der Gefahr einer klonalen Entartung durch Insertionsmutagenese. Dies deutet auf die Wichtigkeit einer T-Zellselektion zur Manipulation von DLI hin, um residuale Stammzellen zu entfernen. Die Suizidstrategie ist eine vielversprechende Möglichkeit zur Kontrolle der GVHD im Rahmen einer DLI. Voraussetzung ist aber, dass die infundierten Zellen auch immunologisch kompetent bleiben und einen GvL-Effekt bewirken. Die Aktivierung mit Beads-gekoppelten Antikörpern scheint zum Erhalt der Immunkompetenz den löslichen Antikörpern überlegen zu sein.